Теории строения белков

Предположение Данилевского о наличии в белках связи — CO — NH — оправдалось. Разработанная позже Э. Фишером полипептидная теория строения белковой молекулы основывается именно на наличии в белках этой связи. По этой теории белковая молекула представляет собой гигантскую непрерывную цепочку, состоящую из большого числа аминокислот, связанных между собой пептидной связью.
На концах полипептидов всегда имеются аминные и карбоксильные группы, что обусловливает возможность присоединения новых аминокислот или полипептидов.
Для доказательства поли-пептидной теории строения белковой молекулы ученые делали попытки синтезировать искусственный белок, последовательно соединяя пептидной связью одну аминокислоту с другой. Самый большой полученный до сего времени полипептид состоял из 19 аминокислот и был синтезирован Э. Абдергальденом.
Пептидная связь в белках расщепляется белковыми ферментами.

Искусственно полученные полипептиды также расщепляются белковыми ферментами, что указывает на одинаковую связь между аминокислотами в синтетических полипептидах и белках. Однако по другим свойствам синтетические полипептиды, которые удалось получить, были похожи не на белки, а на продукты их распада.
Опыт показывает, что при действии ферментов молекула белка постепенно расщепляется по месту пептидных связей, что доказывается одновременным и количественно одинаковым нарастанием аминных и карбоксильных групп в продуктах гидролиза:

Это уравнение показывает, как при расщеплении белков или полипептидов образуются свободные аминные и карбоксильные группы.
В 1923 г. Н. Д. Зелинский к В. С. Садиков выделили из продуктов автоклавного гидролиза белков циклические соединения — дикетопиперазины и предложили теорию циклического строения белковой молекулы. Согласно этой теории, молекулы белков построены из замкнутых циклов, образующихся путем соединения двух остатков аминокислот. Дикетопиперазин — это как бы замкнутый сам на себя дипептид:

В 1947 г. Н. Д. Зелинский и Н. И. Гаврилов предложили полипептидно-циклическую теорию строения белка. Эта теория исходит из представления о наличии в структуре белковой молекулы дикетопиперазиновых циклов, соединенных с полипептидными цепями.
Работами этих ученых показана возможность синтеза отдельных участков белковой молекулы и найдена форма связи соединения дикетопиперазинов с полипептидами. Эта форма связи является амидинной. Экспериментально осуществлено соединение дикетопиперазиновых колец с аминокислотами и полипептидами посредством амидинной связи. Удалось расщепить дикетопиперазиновые циклы и амидинную связь ферментами желудочно-кишечного тракта.

Н. Д. Зелинский и Н. И. Гаврилов считают, что в основе строения белковой молекулы лежат дикетопиперазиновые кольца, соединенные амидинной связью с аминокислотами и пептидами.
Вопрос строения белков находится еще в стадии разработки. Однако нет сомнения в том, что белки состоят в основном из полипептидных цепей. Они могут содержать одну длинную полипептидную цепочку или состоять из нескольких полипептидных цепей; например, в молекуле белка инсулина их четыре, что доказывается наличием нескольких концевых карбоксильных и аминных групп. Пиперазиновые циклы включены в эти цепи и связаны с ними амидинной связью. Полипептидные цепи в белковой молекуле могут быть связаны дикетопиперазиновыми кольцами за счет амидинной связи, дисульфидной связи —S—S—, по типу эфиров, водородной и других связей.
Ниже представлены водородные связи между полипептидными цепями:

Большинство водородных связей возникает между аминогруппами, входящими в состав пептидных связей одной цепи, и карбонильными группами пептидной связи другой цепи.